数控铣床与加工中心编程加工技术4VIP

第三章数控铣床与加工中心编程加工技术,3.6数控铣床与加工中心程序编制,五、刀具与刀具补偿,1、刀具功能（T功能）2、刀具半径补偿功能3、刀具长度补偿功能（H功能),刀具与刀具补偿,1、刀具功能（T功能）,实际上，加工中心的编程和数控铣床编程的不同之处，主要在于增加了用M06和Txx进行自动换刀的功能指令，其他都没有多大的区别。M06-自动换刀指令。本指令将驱动机械手进行换刀动作，不包括刀库转动的选刀动作。T功能指令是铣床所不具备的，因为T指令即Txx，是用以驱动刀库电机带动刀库转动而实施选刀动作的。T指令后跟的两位数字，是将要更换的刀具地址号。在编写换刀指令前，必须了解加工中心所采用的刀具存储和选择原则。,“T01M06”和“M06T01”的区别：“T01M06”是先执行选刀指令T01，再执行换刀指令M06。“M06T01”是先执行换刀指令M06，再执行选刀指令T01,刀具存储和选择原则,1）固定刀具选择,这种换刀方式，其刀具号与刀位号是一一对应的。其选刀动作和换刀动作无法分开进行，故编程上一般用“TxxM06”的形式。,对于不采用机械手换刀的立、卧式加工中心而言，它们在进行换刀动作之时，必须先取下主轴上的刀具，再进行刀库转位的选刀动作；然后，再换上新的刀具。,2）随机刀具选择,这种换刀方式，其刀具号与刀位号不是一一对应的。在执行程序之前需要登记刀具和刀号的对应关系。并登记到系统内部，程序执行时，由系统维护这种关系。其选刀动作和换刀动作是可以分开进行的，故编程上一般把Txx选刀指令和M06换刀指令分开使用，以节省换刀等待时间。,而对于采用机械手换刀的加工中心来说，它们在进行换刀动作之前，可以先把需要更换的刀具进行预先选择到换刀位置。,固定刀具选择：,随机刀具选择,不同刀具存储和选择原则的换刀指令的格式,N10TXXM06,N10M06TXX,N10TXXN11M06,N10TXX,N20M06,N10M06N11TXX,例：以知当前刀具为T02刀具，试分析程序中主轴上刀具状态。,N51N52T03N75G00Z100N76G28Z100M05N77M01空行N78T03N79M06N80G00X-100S300M03T04N81,T02在主轴上T03号刀具转到换刀位置，T02在主轴上使用T02刀具加工，T02在主轴上T02加工完成后回退，T02在主轴上T02使用完毕，停止转动，回到换刀位置，T02在主轴上选择性暂停，T02在主轴上刀具间空行，用以区分不同刀具的程序，便于阅读重复调用T03刀具，T02在主轴上T02退出，T03装入主轴，T03在主轴上在执行快速移动时候将To4号刀具转到换刀位置使用T03加工，T03在主轴上,N51N52T03N75G00Z100N77M01空行N78T03N79M06N80G00X-100S300M03T04N81,系统程序控制的总是让刀具刀位点行走在程序轨迹上。铣刀的刀位点通常是定在刀具中心上，若编程时直接按图纸上的零件轮廓线进行，又不考虑刀具半径补偿，则将是刀具中心(刀位点)行走轨迹和图纸上的零件轮廓轨迹重合，这样由刀具圆周刃口所切削出来的实际轮廓尺寸，就必然大于或小于图纸上的零件轮廓尺寸一个刀具半径值，因而造成过切或少切现象。,2、刀具半径补偿功能,为了确保铣削加工出的轮廓符合要求，就必须在图纸要求轮廓的基础上，整个周边向外或向内预先偏离一个刀具半径值，作出一个刀具刀位点的行走轨迹，求出新的节点坐标，然后按这个新的轨迹进行编程，这就是人工预刀补编程。,这种人工预先按所用刀具半径大小，求算实际刀具刀位点轨迹的编程方法虽然能够得到要求的轮廓，但很难直接按图纸提供的尺寸进行编程，计算繁杂，计算量大，并且必须预先确定刀具直径大小；当更换刀具或刀具磨损后又需重新编程，使用起来极不方便。,现在很多数控机床的控制系统自身都提供自动进行刀具半径补偿的功能，只需要直接按零件图纸上的轮廓轨迹进行编程，在整个程序中只在少量的地方加上几个刀补开始及刀补解除的代码指令。在加工运行时，控制系统将根据程序中的刀补指令自动进行相应的刀具偏置，确保刀具刃口切削出符合要求的轮廓。利用这种机床自动刀补的方法，可大大简化计算及编程工作，并且还可以利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿半径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的。,刀具半径补偿G40，G41，G42,刀具半径补偿指令格式：,取消刀具半径补偿指令格式：,G41刀具半径左补偿G42刀具半径右补偿,为刀补号地址,G41G42的判断,G41刀具半径左补偿（沿着刀具前进的方向看，刀具位于工件轮廓的左边）G42刀具半径右补偿（沿着刀具前进的方向看，刀具位于工件轮廓的右边）G40取消刀具半径补偿（刀具位于工件轮廓上）,G41G42与顺逆铣的关系：,当以右旋转刀具加工时，主轴必须以M03（顺时针旋转）进行加工。此时G41对应于顺铣，G42对应于逆铣。,刀具半径补偿的建立过程：刀径补偿在整个程序中的应用共分刀补引入，刀补方式进行中和刀补解除三个过程。,2：刀补方式引入过程需要对后续刀具运动进行预览以确定正确的刀具位置，因此刀补方式引入程序段后一到两个程序段需要包含刀具运动指令。,1：刀补方式引入过程必须且只能与刀具运动G00、G01同时使用。,说明：,G01G41X0D01,G01G41X0D01,刀具半径补偿中下一刀运动的重要性,因后续程序段没有刀具运动导致运动错误,G01G41X0D01M08G04P100(实际移动到X0）Y2.5X3.5,3：在刀具补偿运动中，应该避免出现刀具补偿干涉情况发生。,1）、编程过程中的最小运动长度应该大于刀具半径。2）、在铣削内圆弧时，圆弧半径必须大于等于刀具半径。3）、在进行内部切削时，不正确的刀补引入可能引起干涉。,应用举例使用半径为R5mm的刀具加工如图所示的零件，加工深度为5mm，加工程序编制如下：,编程,4：当加工后测量发现尺寸有误差时候可以改变刀具半径补偿值的大小或者使用刀具磨损补偿来控制尺寸公差。,1）、正的刀具补偿值使刀具远离工件表面。2）、负的刀具补偿值使刀具移近工件表面。3）、刀具磨损补偿值使用的是半径值，形状补偿使用直径值。,例：已知加工外圆柱，刀具直径为10mm，圆柱尺寸为加工完成后测量为99.89mm。试分别用刀具半径补偿值的大小和使用刀具磨损补偿来控制尺寸公差。,形状D：远离工件10+2*0.11=10.22,磨损D：远离工件0.11,3、长度补偿功能（H功能),刀具长度补偿功能，一般用于对刀调整或刀具磨损后刀具长度变短时进行设置和调整。,刀具长度补偿指令有G43ZH刀具长度正补偿：将H的偏置值加到目标Z位置G44ZH刀具长度负补偿：从目标Z位置减去将H的偏置值G49取消刀具长度补偿。,机床内部编译过程：Zd=Zw+Z+HZd：Z轴需要移动到的目标点的坐标（机床坐标系中）Zw：工件坐标系选择指令（G54G59）中的Z值Z：程序中的坐标（在工件坐标系中）H：刀具长度补偿寄存器中的值,刀具长度补偿的三种方法：方法i：刀具预先设置方法,1）确定G54G59中的Zw值（负值）2）确定刀具长度值作为刀具长度补偿（正值）例：G54G43HG00Z5,则Zd=Zw+Z+H在机床坐标系下可以看成如下三步运动：a)主轴端面按照Zw值移动到Z0处G54b)主轴向上移动H距离，刀位点移动到Z0处。G43Hc)主轴再移动工件坐标系中的Z值，刀位点到达正确的位置。Z5,刀具长度补偿的三种方法：方法ii：接触法进行z向对刀,1）G54G59中的Zw值为02）确定刀具长度值作为刀具长度补偿（负值）例：G54G43HG00Z5,则Zd=Zw+Z+H在机床坐标系下可以看成如下三步运动：a)主轴端面不移动b)刀位点向下移动H距离，移动到Z0处。c)主轴再移动工件坐标系中的Z值，刀位点到达正确的位置。,方法iii：用主刀长度法确定主刀具的G54G59中的Zw值(为负值)其刀具长度补偿值为0。其他刀具到主刀具之间的距离沿Z轴方向的矢量分量为各自刀具的刀具长度补偿值。（图中H01、H03为负值，H04为正值）例：G54G43HG00Z5,则Zd=Zw+Z+H在机床坐标系下可以看成如下运动：a)主刀具：刀位点向下移动Zw距离，刀位点移动到Z0处。其他刀具：刀位点向下移动Zw距离，刀位点移动到距离Z0处距离为各自刀具补偿值的位置。b)对于主刀具H值为0。对于其他刀具再移动各自的刀具长度补偿值到达各自刀位点的Z0值。c)再移动工件坐标系中的Z值，刀位点到达正确的位置。,刀具长度补偿中的磨损补偿:当磨损补偿值为正值时，刀具沿Z轴正方向偏置当磨损补偿值为负值时，刀具沿Z轴负方向偏置,2、子程序调用,M98POOOOOOO子程序重复调用次数子程序号,当不指定重复次数时子程序只调用一次，如果指定最多达9999次重复调用次数,六、子程序,1、子程序的结构,使用子程序时应注意：1、主程序可以调用子程序，子程序也可以调用其它子程序，但子程序不能调用主程序和自身。2、主程序中模态代码可被子程序中同一组的其它代码所更改，也就是说，由子程序返回主程序时，同组中的模态代码已经改为子程序中的状态。3、当子程序结束时，如果M99用P指定一个顺序号，则控制不返回到调用程序号作为返回的目标序段之后的程序段，而返回到由P指定的顺序号的程序段。,概述：在前面介绍的数控铣床及加工中心的加工指令中，每一个G指令一般都对应机床的一个动作，它需要用一个程序段来实现。,七、固定循环,基本指令编程,%0008G92X0.0Y0.0Z50.0G90G00X-50.0Y0.0Z-15.0（下刀）S1000M03M08G01Z-52.0F70.0（钻1）G00Z-15.0（抬刀)X-50.0Y-30.0（定位2）G01Z-52.0（钻2）G00Z50.0（抬刀）X0.0Y30.0（定位3）Z5.0（下刀）G01Z-52.0（钻3）。,为了进一步提高编程工作效率，FANUC系统设计有固定循环功能，它规定对于一些典型孔加工中的固定、连续的动作，用一个G指令表达，即用固定循环指令来选择孔加工方式。,固定循环编程,%0008G92X0.0Y0.0Z50.0S1000M03M08G90G98G81X-50Y0R-15Z-52F70.0（钻1）X-50.0Y-30.0（钻2）X0.0Y30.0R5（钻3）。,数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等。将这样一系列典型加工动作预先编好程序存储在系统中，再用包含G代码的一个程序段调用，可简化编程工作。这种包含了典型动作循环的G代码称为循环指令。常用的固定循环指令能完成的工作有：钻孔、攻螺纹和镗孔等。这些循环通常包括下列六个基本操作动作：,X、Y轴快速定位到孔中心位置Z轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面R点(参考点)孔加工（工作进给）在孔底做需要的动作退回到安全平面高度或初始平面高度快速返回到初始点位置。,1、固定循环的基本动作,固定循环的动作示意图,初始高度,安全高度,孔底动作,G99,快速定位,快速移至R面安全高度,1,2,3,4,5,工进退回,工进加工孔,快速退回,孔底平面,X、Y轴快速定位到孔中心位置（起始点）Z轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面R点(参考点)孔加工（工作进给）孔底动作退回到安全平面高度快速返回到初始平面。,6,不同的固定循环动作可能不同，有的没有孔底动作，有的直径回退到初始平面。,G90（G91）G98（G99）G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_,固定循环指令格式总体说明,G90：X、Y、Z、R的数值为相对于工件坐标系的数值。G91：X、Y、Z、R的数值为相对于前一点的距离。,固定循环指令格式说明,G90（G91）G98（G99)G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_,G98返回初始平面。初始点是为安全下刀而规定的点。该点到零件表面的距离可以任意设定在一个安全高度上。执行循环指令前刀具所在的高度位置既视为初始点。,G99返回安全（R点）平面R点平面是刀具下刀时由快进转为工进的转换起点。距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取25mm。,G98（G99）G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_,第二个G代码为孔加工方式，即固定循环代码G73，G74，G76和G81G89中的任一个。,G98（G99)G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_,X、Y为孔位数据，指被加工孔的圆心位置。G90时：XY为孔圆心坐标G91时：XY为孔圆心相对与前一点的移动量。,固定循环指令参数说明,Z为孔底数据G90时：Z为孔底坐标G91时：Z为R点到孔底的距离（多为负）,G98（G99)G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_,R为安全平面位置,G90时：RR面的坐标值G91时：R初始点到R面的距离（常为负）,G98（G99)G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_,Q在G73(高速深孔钻)或G83(深孔钻)时指定每次进给深度，在G76(精镗循环)或G87(反镗循环)时指定刀具的让刀量，是增量值。P指定刀具在孔底的暂停时间，单位为ms(毫秒)。F为切削进给速度L指定固定循环的次数,说明：1、G73G89、Z、R、P、Q都是模态代码。2、在固定循环中刀具半径补偿无效，刀具长度补偿有效3、G80、G01G03等代码可以取消固定循环。G80取消后的默认值为G00。,固定循环指令分类,钻孔循环指令,1、一般钻孔循环指令G81格式：G98（G99）G81X_Y_Z_R_F_L_动作分解：刀具以进给速度向下运动钻孔，到达孔底位置后，快速退回（无孔底动作），适用：用于一般钻孔，孔不深。,钻孔循环指令,2、带停顿的钻孔循环指令G82格式：G98（G99）G82X_Y_Z_R_P_F_L_动作分解：与G81指令唯一的区别是有孔底暂停动作，暂停时间由P指定。作用：执行该指令使孔的表面更光滑，孔底平整。常用于做沉头台阶孔和中心孔。,深孔加工循环指令,1、高速深孔加工循环指令G73格式：G98（G99）G73X_Y_Z_R_Q_F_L_,动作分解：该固定循环用于Z轴的间歇进给，有利于断屑。适用：深孔加工。参数：Q值为每次的进给深度.参数：K为系统设定值。例：G98G73X10Y20Z-60R5Q10F50,深孔加工循环指令,2、深孔加工循环指令G83与G73不同之处在每次进刀后都返回安全平面高度处，更有利于钻深孔时的排屑。d：每次退刀后，再次进给时，由快速进给转换为切削进给时距上次加工面的距离（d由系统参数设定）,q,q,q,初始高度,安全高度,孔底位置,d,d,G83动作分解,钻孔循环指令编程举例一,%0009G92X0.0Y0.0Z50.0S800M03M08G90F70.0G99G81X-50.0Y0.0Z-52.0R-15.0钻1G98Y-30.0（钻2）G99G73X0.0Y30.0Z-52.0R5.0Q10（高速深孔钻3）G98Y-30.0（高速深孔钻4）G99G82X50.0Y30.0Z-30.0R-15.0P2（中心钻5）G98Y0.0（钻6）M05M09M30,钻6-10的孔,例二,编制右所示的孔加工程序（设Z轴开始点距工作表面50mm处，切削深度为10mm）。,%0009G92X50.Y50.Z50.G90G00X0.Y0.S800M03G91G99G81X40.Y40.Z-13.R-47.F100X40.Y0.L3X0.Y50.X-40.Y0.L3G90G80X-100.Y-50.Z50.M05M30,螺纹加工循环指令（G74）,左旋攻螺纹循环G74格式:G98（G99）G74X_Y_Z_R_F_L_,动作分解:左旋攻螺纹（攻反螺纹）时主轴反转，到孔底时主轴正转，然后工进速度退回。,注意：1、攻螺纹过程要求主轴转速与进给速度成严格的比例关系，进给速度F=转速(r/min)螺矩(mm).2、R应选在距工件表面7mm以上的地方。,格式:G98（G99）G84X_Y_Z_R_F_L_,动作分解:从R点到Z点攻丝时刀具正向进给，主轴正转。到孔底部时，主轴反转，刀具以反向进给速度退出.,右旋攻螺纹循环,螺纹加工编程举例,编制右图所示的螺孔加工程序（设Z轴开始点距工作表面50mm处，切削深度为10mm牙距2mm）。,(1)先用G81钻孔%0009G92X50.Y50.Z50.G90G00X0.Y0.M03S800G91G99G81X40.Y40.Z-13.R-47.F100X40.Y0.L3X0.Y50.X-40.Y0.L3G90G80X50.Y50.Z50.,()再用G84攻丝S140X0Y40G91G99G84X40Z-17R-43L4F280Y50G99G84X-40.Z-17.R-43.L3G80Z43.G90X50Y50M05M30,编制右图所示的螺孔加工程序（设Z轴开始点距工作表面50mm处，切削深度为10mm牙距2mm）,镗孔循环指令G861）G86